COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 肝臓の RF 温熱切除療法における温度の影響： 生体伝熱方程式によるモデリング 外科療法が困難で手術不能と診断される肝臓がんは症例のほぼ 7 割にも上ります。RFT（Radio Frequency Thermoablation：RF 温熱切除）のようにエネルギーを直接的に用いる療法は、低侵襲療法のなかでも最も成 功している方法のひとつです。 RFT は RF エネルギーを腫瘍に正確に当てることを目的とします。RF 電極を腫瘍に挿入し、CT または MRI のいずれかの超音波をガイドとして RF エネルギーを腫瘍内に放出します。その結果、患部は加熱され、腫瘍 組織と電極チップ周囲の小組織が破壊されます。エネルギーの放出量を慎重に制御し、健康な組織に与える 影響を最小限にとどめます。 図 1：シミュレーションのセットアップ：HUGO 人体モデルの腹部にカテーテルを挿入 電磁界シミュレーションを行い、肝臓内部の温度分布を解析します。CST の FIT は、細い金属性放射体と不 均一な voxel 人体モデルの間の相互作用を解析する手法として非常に適しています。本事例では、人体の電磁 界が肝臓の温度分布に与える影響を時間領域ソルバーと熱ソルバーで計算しました。シミュレーションモデ ルは、電極、voxel 人体モデル、基準（設置）プレートの 3 点でセットアップしました。 シミュレーションのセットアップを図 1 に示します（断面） 。器官に挿入した電極の位置は図に示す通りです。 電極モデルは、Elektorotom Hitt 106（www.integra-ls.com）の寸法を参照し、材質を PEC と損失の無いテフロン として作成しました。比較対照のために 2 種類の人体モデルを用意しました：ひとつは Visible Human Project® の解剖データに基づく HUGO 人体モデル、もうひとつは UAq EMC Laboratory, University of L'Aquila, Italy (http://orlandi.ing.univaq.it/UAq_Laboratory/index.html)が開発いｓた不均一解剖モデル（UAq ALES）です。 図 2：カテーテルモデルの詳細 局所的な加熱のシミュレーションであるため、人体モデルの一部のみを使用します。カテーテル（電極）の 詳細を図 2 に示します。中央周波数 375MHz、40W のガウシアンパルスを励起信号として入力します。 COMPUTER SIMULATION TECHNOLOGY 図 3：HUGO モデル内部の電界 HUGO モデル内部の電界を図 3 にアニメーション表示します（pdf では静止画） 。人体組織の誘電性と導電性 により、電界はカテーテル周辺と、接地した皮膚の周辺に集中します。 図 4 は人体モデル内部の電力損失密度を HUGO モデル（左）と UAq モデル（右）それぞれについて示しま す。電力損失密度分布自体には、両モデルの差異はほとんどありません。逆に、異種のモデルに共通する部 分こそが重要であるため、差異は無視できると考えられます。 図 4：電力損失密度の計算結果：HUGO 人体モデル（左）と UAq モデル（右） 熱ソルバーによるシミュレーションでは、誘導電流によって加熱される生体組織の熱計算が可能です。この 計算では、血流による冷却効果を生体伝熱方程式で表すことができます。HUGO 人体モデルによる肝臓の熱 分布を図 5 に示します（断面図） 。 図 5：HUGO 人体モデル内部の温度分布 まとめ： 時間領域ソルバーと熱ソルバーを使用したマルチフィジックスシミュレーションにより、RF 信号に暴露され た腫瘍に生じる局所的な加熱を観測しました。voxel モデルに由来する不均質性を考慮し、必要なメモリ容量 が周波数領域ソルバーよりもはるかに少ない時間領域ソルバーでシミュレーションを行いました。2 種類の 人体モデルでそれぞれ解析を行い、よく一致した結果が得られました。 禁無断転載 株式会社エーイーティー 〒215-0033 神奈川県川崎市麻生区栗木 2-7-6 TEL (044) 980 – 0505 （代) 不許複製 ©2013 AET,Inc
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